具体描述
本书分别介绍了C语言的算法基础、基本概念和如何利用C语言进行程序设计。通过大量的实例介绍了C语言的精华，特别针对目前C语言的发展，精心策划了C语言的综合应用、图形与动画的设计、音乐的演奏等。
《数据结构与算法分析：C语言实现》图书简介 本书致力于为读者提供一套深入、全面、实用的数据结构与算法学习路径，尤其侧重于利用C语言这一基础而强大的工具来实现和剖析核心概念。 --- 导言：奠定坚实的基础 在计算机科学的殿堂中，数据结构与算法无疑是两根坚实的支柱。它们不仅是程序设计思维的基石，更是优化性能、解决复杂问题的核心利器。本书并非仅仅停留在理论的阐述，而是强调“知行合一”，通过大量的C语言实例代码，将抽象的理论转化为可操作、可验证的实践。我们深知，对于初学者而言，直接面对复杂的数学证明往往令人望而却步；对于有经验的开发者而言，缺乏实践支撑的理论知识也难以转化为生产力。因此，本书的设计目标是搭建一座桥梁，连接严谨的理论分析与高效的C语言实现。 全书的结构设计遵循从基础到深入，从线性结构到非线性结构，再到高级算法思想的递进逻辑。我们力求在介绍每种数据结构或算法时，都能清晰地剖析其底层原理、内存布局、操作复杂度（时间与空间），并立即提供对应的C语言代码实现。 第一部分：基础构建——数据与操作的基石 本部分着重于打下最基本的数据组织和操作框架，这是理解后续复杂结构的前提。 1. 基本概念与C语言环境准备 在正式进入数据结构之前，本书首先对C语言中的内存管理、指针的深入运用、结构体（Struct）的灵活定义，以及动态内存分配（`malloc`, `calloc`, `realloc`, `free`）进行了详尽的回顾和强化。这些C语言特性是实现动态数据结构的生命线。我们会通过具体的内存模型图示，帮助读者彻底理解地址的概念，避免常见的内存泄漏和野指针问题。 2. 线性结构的基石：数组与链表 静态数组与动态数组： 我们首先回顾静态数组的效率与局限性，然后通过动态内存管理实现“可变长数组”（Vector的C语言雏形），并深入分析其扩容机制和性能折衷。 单向链表（Singly Linked List）： 链表是理解“链式存储”的关键。本书详细讲解了节点的定义、头插法、尾插法、任意位置插入与删除的操作，并重点讨论了循环链表（Circular Linked List）的应用场景，例如在调度算法中的简化操作。 双向链表（Doubly Linked List）与前插/后插的复杂性： 双向链表的实现对指针操作的要求更高。本书细致地剖析了删除节点时需要同时更新前后两个指针的逻辑，这是初学者极易出错的地方。我们通过大量的流程图来辅助理解指针的“舞蹈”。 第二部分：抽象与逻辑——栈、队列与递归 线性结构在特定应用场景下需要施加限制，从而形成了栈（Stack）和队列（Queue）。 3. 栈（Stack）：后进先出（LIFO）的艺术 我们探讨了栈的两种主要实现方式：基于定长数组的实现（需要处理“栈满”溢出问题）和基于链表的实现（实现无限容量的可能性）。重点分析了栈在函数调用（递归实现的基础）、表达式求值（中缀转后缀/前缀）以及括号匹配问题中的经典应用。 4. 队列（Queue）：先进先出（FIFO）的调度 队列的实现涵盖了标准队列（仅在尾部入队，头部出队）和双端队列（Deque）。尤其重要的是，本书详细讲解了循环队列（Circular Queue）的优化实现，如何通过模运算巧妙地利用数组空间，避免了传统链表实现带来的额外指针开销，并分析了如何准确判断队列是“空”还是“满”的经典技巧。 5. 递归与分治思想的初步接触 递归是理解很多高级算法的思维基础。我们用C语言实现经典的汉诺塔问题，并对比迭代实现，清晰展示递归调用栈的内部机制。同时，引入回溯法（Backtracking）的初步概念，作为后续图论和搜索算法的铺垫。 第三部分：非线性结构的深度探索 非线性结构是处理复杂关系和实现高效搜索的关键。 6. 树（Trees）：层次化数据的表示 树的基本术语与遍历： 从树的定义出发，本书详细介绍了前序、中序、后序遍历的递归和迭代实现（特别是利用栈辅助的迭代后序遍历）。 二叉树与二叉搜索树（BST）： BST是本章的核心。我们不仅实现插入、查找、删除操作，更要深入分析其性能的“不确定性”。一个高度不平衡的BST退化为一个链表，时间复杂度会急剧恶化。 平衡二叉树的理论引入： 尽管在纯C语言环境下实现如AVL或红黑树的完整自平衡机制复杂度极高，但本书会详细解析其旋转操作（左旋、右旋）的原理和C语言实现骨架，解释为什么需要平衡，从而为读者理解更高级的库函数打下理论基础。 堆（Heap）与优先队列（Priority Queue）： 堆作为一种特殊的完全二叉树，其实现主要依赖数组的索引计算，这恰好是C语言的强项。本书将重点展示如何利用数组高效地实现上滤（Sift-up）和下滤（Sift-down）操作，构建最大堆和最小堆，并将其应用于实现优先队列。 7. 图（Graphs）：复杂关系的建模 图论是算法应用的广阔天地。本书采用邻接矩阵（Adjacency Matrix）和邻接表（Adjacency List）两种方式实现图的存储，并对比分析它们在稀疏图和稠密图中的优劣。 图的遍历算法： 深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）是图遍历的两个核心。本书用C语言实现这两个算法，并展示它们在迷宫寻路、连通性检测中的应用。 最短路径算法： 详细剖析 Dijkstra算法（针对非负权图）和 Floyd-Warshall算法（处理所有点对间的最短路径），着重讲解松弛操作（Relaxation）的含义。 第四部分：高效算法与性能分析 本部分聚焦于提升程序效率的通用技术。 8. 排序算法的性能之战 本书系统地实现了并对比了八大经典排序算法，并从时间复杂度$O(n^2)$到$O(n log n)$逐步递进： 简单排序： 冒泡排序、选择排序、插入排序（重点分析插入排序在近乎有序数据上的优势）。 改进排序： 希尔排序（Shell Sort），探讨其增量序列的选择对性能的影响。 高效排序： 快速排序（Quick Sort），通过C语言实现选择“基准”（Pivot）的策略，并分析最坏情况（有序数据）及如何通过随机化来规避。 稳定排序： 归并排序（Merge Sort），强调其稳定的特性和作为分治法典范的地位，并分析其需要额外空间的问题。 线性时间排序： 计数排序（Counting Sort）和基数排序（Radix Sort），解释它们在特定数据范围内的巨大性能优势。 9. 搜索与查找技术 除了在树结构中的搜索，本书还独立讲解了高效的查找方法： 顺序查找与二分查找： 强调二分查找的前提条件（有序性）和$O(log n)$的效率来源。 散列表（Hash Table）： 讲解散列函数的设计原理、冲突解决机制（链地址法与开放寻址法），以及如何用C语言结构体和指针实现一个健壮的哈希表。 总结与展望 本书始终坚持以C语言为载体，目的是让读者不仅“知道”数据结构是什么，更能“理解”它们是如何在内存中运作，并且能够亲手实现一个高效的、可维护的结构。通过对每种结构和算法的时间/空间复杂度的严格分析，读者将能形成对程序性能的量化评估能力。掌握这些内容，即是掌握了构建任何复杂软件系统的核心内功。
作者简介
目录信息
序言
前言
第1章ccc程序设计与算法 1
1.1ccc程序设计语言的发展 1
1.2cccC语言的特点 2
1.2.1cccC语言是中级语言 2
1.2.2cccC语言是结构化语言 3
1.2.3cccC语言是程序员的语言 3
1.3cccC语言的程序结构 4
1.3.1ccc基本程序结构 4
1.3.2ccc函数库和链接 6
1.3.3ccc开发一个C程序 7
1.3.4cccC语言的关键字 7
1.4ccc算法 8
1.4.1ccc流程图与算法的结构化描述 9
1.4.2ccc用N-S图描述算法 12
1.4.3ccc用PAD图描述算法 13
第2章ccc数据类型、运算符和表达式 14
2.1cccC语言的数据类型 14
2.2ccc常量与变量 15
2.2.1ccc标识符命名 15
2.2.2ccc常量 16
2.2.3ccc变量 16
2.3ccc整型数据 16
2.3.1ccc整型常量 16
2.3.2ccc整型变量 17
2.4ccc实型数据 18
2.4.1ccc实型常量 18
2.4.2ccc实型变量 18
2.5ccc字符型数据 19
2.5.1ccc字符常量 19
2.5.2ccc字符串常量 19
2.5.3ccc转义字符 20
2.5.4ccc符号常量 20
2.5.5ccc字符变量 21
2.6ccc运算符 22
2.6.1ccc算术运算符 22
2.6.2ccc自增和自减 22
2.6.3ccc关系和逻辑运算符 23
2.6.4ccc位操作符 24
2.6.5ccc?操作符 26
2.6.6ccc逗号操作符 27
2.6.7ccc关于优先级的小结 27
2.7ccc表达式 28
2.7.1ccc表达式中的类型转换 28
2.7.2ccc构成符cast 29
2.7.3ccc空格与括号 29
2.7.4cccC语言中的简写形式 29
第3章ccc程序控制语句 31
3.1ccc程序的三种基本结构 31
3.2ccc数据的输入与输出 31
3.2.1cccscanf（）函数 31
3.2.2ccccprintf（）函数 33
3.2.3cccgetchar（）函数与putchar（）函数 36
3.2.4ccc程序应用举例 37
3.3ccc条件控制语句 38
3.3.1cccifc语句 38
3.3.2cccswitchc语句 43
3.3.3ccc程序应用举例 45
3.4ccc循环控制语句 46
3.4.1cccwhile语句 47
3.4.2cccdo...cwhilec语句 49
3.4.3cccforc语句 50
3.4.4cccbreak与continue语句 53
3.4.5ccc程序应用举例 54
第4章ccc函数 57
4.1ccc函数说明与返回值 57
4.1.1ccc函数的类型说明 57
4.1.2ccc返回语句 58
4.2ccc函数的作用域规则 60
4.2.1ccc局部变量 60
4.2.2ccc全局变量 61
4.2.3ccc动态存储变量 62
4.2.4ccc静态存储变量 63
4.3ccc函数的调用与参数 63
4.3.1ccc形式参数与实际参数 64
4.3.2ccc赋值调用与引用调用 64
4.4ccc递归 64
4.5ccc实现问题 66
4.5.1ccc参数和通用函数 66
4.5.2ccc效率 66
4.6ccc函数库和文件 67
4.6.1ccc程序文件的大小 67
4.6.2ccc分类组织文件 67
4.6.3ccc函数库 67
4.7cccC语言的预处理程序与注释 67
4.7.1cccC语言的预处理程序 68
4.7.2ccc#define 68
4.7.3ccc#error 69
4.7.4ccc#cinclude 69
4.7.5ccc条件编译命令 70
4.7.6ccc#undef 72
4.7.7ccc#line 73
4.7.8ccc#pragma 73
4.7.9ccc预定义的宏名 73
4.7.10ccc注释 73
4.8ccc程序应用举例 74
第5章ccc数组 78
5.1ccc一维数组 78
5.1.1ccc向函数传递一维数组 78
5.1.2ccc字符串使用的一维数组 79
5.2ccc二维数组 80
5.2.1ccc二维数组的一般形式 80
5.2.2ccc字符串数组 84
5.3ccc多维数组 85
5.4ccc数组的初始化 85
5.4.1ccc数组初始化 85
5.4.2ccc变长数组的初始化 86
5.5ccc应用程序举例 87
第6章ccc指针 91
6.1ccc指针与指针变量 91
6.2ccc指针变量的定义与引用 92
6.2.1ccc指针变量的定义 92
6.2.2ccc指针变量的引用 93
6.3ccc指针运算符与指针表达式 94
6.3.1ccc指针运算符与指针表达式 94
6.3.2ccc指针变量作函数的参数 95
6.4ccc指针与数组 96
6.4.1ccc指针与一维数组 97
6.4.2ccc指针与二维数组 99
6.4.3ccc数组指针作函数的参数 102
6.4.4ccc指针与字符数组 108
6.5ccc指针的地址分配 111
6.6ccc指针数组 112
6.7ccc指向指针的指针 118
6.8cccmain函数的参数 121
第7章ccc结构体与共用体 125
7.1ccc结构体类型变量的定义和引用 125
7.1.1ccc结构体类型变量的定义 126
7.1.2ccc结构体类型变量的引用 127
7.1.3ccc结构体类型变量的初始化 127
7.2ccc结构体数组的定义和引用 129
7.3ccc结构体指针的定义和引用 135
7.3.1ccc指向结构体类型变量的使用 135
7.3.2ccc指向结构体类型数组的指针的使用 136
7.4ccc链表的建立、插入和删除 138
7.4.1ccc单链表 139
7.4.2ccc单链表的插入与删除 141
7.5ccc共用体 149
7.5.1ccc共用体的定义 149
7.5.2ccc共用体变量的引用 150
第8章ccc输入、输出和文件系统 153
8.1ccc缓冲文件系统 153
8.1.1ccc文件的打开与关闭 153
8.1.2ccc文件的读写 155
8.1.3ccc随机读写文件 163
8.2ccc非缓冲文件系统 166
8.3ccc文件系统应用举例 167
第9章ccc实用编程技巧 170
9.1ccc图形应用技巧 170
9.1.1ccc显示适配器类型的自动测试 170
9.1.2ccc屏幕图像的存取技巧 179
9.1.3ccc屏幕显示格式的控制方法 181
9.1.4ccc使图形软件脱离BGI的方法 182
9.1.5ccc拷贝屏幕图形的方法 183
9.1.6ccc随意改变VGA显示器显示颜色的
技巧 185
9.1.7ccc用随机函数实现动画的技巧 187
9.1.8ccc用putimagec函数实现动画的技巧 189
9.2ccc菜单设计技术 191
9.2.1ccc下拉式菜单的设计 191
9.2.2ccc选择式菜单的设计 194
9.2.3ccc实现阴影窗口的技巧 195
9.3ccc音响技巧 197
9.3.1ccc音乐程序设计 197
9.3.2ccc自动识谱音乐程序 200
9.3.3ccc实现后台演奏音乐的技巧 203
第10章cccC++入门 205
10.1ccc面向对象的概念 205
10.1.1ccc面向对象的程序结构 205
10.1.2cccC++的类 206
10.2cccC++的输入与输出 207
10.3ccc类与对象 208
10.3.1ccc类的定义与对象的引用 209
10.3.2ccc构造函数与析构函数 211
10.3.3ccc函数重载 215
10.3.4ccc友元 216
10.4ccc对象指针 219
10.5ccc派生类与继承类 225
10.5.1ccc单继承的派生类 225
10.5.2ccc多继承的派生类 233
附录Accc常用字符与ASCII代码对照表 238
附录Bccc习题 239
· · · · · · (收起)
前言
第1章ccc程序设计与算法 1
1.1ccc程序设计语言的发展 1
1.2cccC语言的特点 2
1.2.1cccC语言是中级语言 2
1.2.2cccC语言是结构化语言 3
1.2.3cccC语言是程序员的语言 3
1.3cccC语言的程序结构 4
1.3.1ccc基本程序结构 4
1.3.2ccc函数库和链接 6
1.3.3ccc开发一个C程序 7
1.3.4cccC语言的关键字 7
1.4ccc算法 8
1.4.1ccc流程图与算法的结构化描述 9
1.4.2ccc用N-S图描述算法 12
1.4.3ccc用PAD图描述算法 13
第2章ccc数据类型、运算符和表达式 14
2.1cccC语言的数据类型 14
2.2ccc常量与变量 15
2.2.1ccc标识符命名 15
2.2.2ccc常量 16
2.2.3ccc变量 16
2.3ccc整型数据 16
2.3.1ccc整型常量 16
2.3.2ccc整型变量 17
2.4ccc实型数据 18
2.4.1ccc实型常量 18
2.4.2ccc实型变量 18
2.5ccc字符型数据 19
2.5.1ccc字符常量 19
2.5.2ccc字符串常量 19
2.5.3ccc转义字符 20
2.5.4ccc符号常量 20
2.5.5ccc字符变量 21
2.6ccc运算符 22
2.6.1ccc算术运算符 22
2.6.2ccc自增和自减 22
2.6.3ccc关系和逻辑运算符 23
2.6.4ccc位操作符 24
2.6.5ccc?操作符 26
2.6.6ccc逗号操作符 27
2.6.7ccc关于优先级的小结 27
2.7ccc表达式 28
2.7.1ccc表达式中的类型转换 28
2.7.2ccc构成符cast 29
2.7.3ccc空格与括号 29
2.7.4cccC语言中的简写形式 29
第3章ccc程序控制语句 31
3.1ccc程序的三种基本结构 31
3.2ccc数据的输入与输出 31
3.2.1cccscanf（）函数 31
3.2.2ccccprintf（）函数 33
3.2.3cccgetchar（）函数与putchar（）函数 36
3.2.4ccc程序应用举例 37
3.3ccc条件控制语句 38
3.3.1cccifc语句 38
3.3.2cccswitchc语句 43
3.3.3ccc程序应用举例 45
3.4ccc循环控制语句 46
3.4.1cccwhile语句 47
3.4.2cccdo...cwhilec语句 49
3.4.3cccforc语句 50
3.4.4cccbreak与continue语句 53
3.4.5ccc程序应用举例 54
第4章ccc函数 57
4.1ccc函数说明与返回值 57
4.1.1ccc函数的类型说明 57
4.1.2ccc返回语句 58
4.2ccc函数的作用域规则 60
4.2.1ccc局部变量 60
4.2.2ccc全局变量 61
4.2.3ccc动态存储变量 62
4.2.4ccc静态存储变量 63
4.3ccc函数的调用与参数 63
4.3.1ccc形式参数与实际参数 64
4.3.2ccc赋值调用与引用调用 64
4.4ccc递归 64
4.5ccc实现问题 66
4.5.1ccc参数和通用函数 66
4.5.2ccc效率 66
4.6ccc函数库和文件 67
4.6.1ccc程序文件的大小 67
4.6.2ccc分类组织文件 67
4.6.3ccc函数库 67
4.7cccC语言的预处理程序与注释 67
4.7.1cccC语言的预处理程序 68
4.7.2ccc#define 68
4.7.3ccc#error 69
4.7.4ccc#cinclude 69
4.7.5ccc条件编译命令 70
4.7.6ccc#undef 72
4.7.7ccc#line 73
4.7.8ccc#pragma 73
4.7.9ccc预定义的宏名 73
4.7.10ccc注释 73
4.8ccc程序应用举例 74
第5章ccc数组 78
5.1ccc一维数组 78
5.1.1ccc向函数传递一维数组 78
5.1.2ccc字符串使用的一维数组 79
5.2ccc二维数组 80
5.2.1ccc二维数组的一般形式 80
5.2.2ccc字符串数组 84
5.3ccc多维数组 85
5.4ccc数组的初始化 85
5.4.1ccc数组初始化 85
5.4.2ccc变长数组的初始化 86
5.5ccc应用程序举例 87
第6章ccc指针 91
6.1ccc指针与指针变量 91
6.2ccc指针变量的定义与引用 92
6.2.1ccc指针变量的定义 92
6.2.2ccc指针变量的引用 93
6.3ccc指针运算符与指针表达式 94
6.3.1ccc指针运算符与指针表达式 94
6.3.2ccc指针变量作函数的参数 95
6.4ccc指针与数组 96
6.4.1ccc指针与一维数组 97
6.4.2ccc指针与二维数组 99
6.4.3ccc数组指针作函数的参数 102
6.4.4ccc指针与字符数组 108
6.5ccc指针的地址分配 111
6.6ccc指针数组 112
6.7ccc指向指针的指针 118
6.8cccmain函数的参数 121
第7章ccc结构体与共用体 125
7.1ccc结构体类型变量的定义和引用 125
7.1.1ccc结构体类型变量的定义 126
7.1.2ccc结构体类型变量的引用 127
7.1.3ccc结构体类型变量的初始化 127
7.2ccc结构体数组的定义和引用 129
7.3ccc结构体指针的定义和引用 135
7.3.1ccc指向结构体类型变量的使用 135
7.3.2ccc指向结构体类型数组的指针的使用 136
7.4ccc链表的建立、插入和删除 138
7.4.1ccc单链表 139
7.4.2ccc单链表的插入与删除 141
7.5ccc共用体 149
7.5.1ccc共用体的定义 149
7.5.2ccc共用体变量的引用 150
第8章ccc输入、输出和文件系统 153
8.1ccc缓冲文件系统 153
8.1.1ccc文件的打开与关闭 153
8.1.2ccc文件的读写 155
8.1.3ccc随机读写文件 163
8.2ccc非缓冲文件系统 166
8.3ccc文件系统应用举例 167
第9章ccc实用编程技巧 170
9.1ccc图形应用技巧 170
9.1.1ccc显示适配器类型的自动测试 170
9.1.2ccc屏幕图像的存取技巧 179
9.1.3ccc屏幕显示格式的控制方法 181
9.1.4ccc使图形软件脱离BGI的方法 182
9.1.5ccc拷贝屏幕图形的方法 183
9.1.6ccc随意改变VGA显示器显示颜色的
技巧 185
9.1.7ccc用随机函数实现动画的技巧 187
9.1.8ccc用putimagec函数实现动画的技巧 189
9.2ccc菜单设计技术 191
9.2.1ccc下拉式菜单的设计 191
9.2.2ccc选择式菜单的设计 194
9.2.3ccc实现阴影窗口的技巧 195
9.3ccc音响技巧 197
9.3.1ccc音乐程序设计 197
9.3.2ccc自动识谱音乐程序 200
9.3.3ccc实现后台演奏音乐的技巧 203
第10章cccC++入门 205
10.1ccc面向对象的概念 205
10.1.1ccc面向对象的程序结构 205
10.1.2cccC++的类 206
10.2cccC++的输入与输出 207
10.3ccc类与对象 208
10.3.1ccc类的定义与对象的引用 209
10.3.2ccc构造函数与析构函数 211
10.3.3ccc函数重载 215
10.3.4ccc友元 216
10.4ccc对象指针 219
10.5ccc派生类与继承类 225
10.5.1ccc单继承的派生类 225
10.5.2ccc多继承的派生类 233
附录Accc常用字符与ASCII代码对照表 238
附录Bccc习题 239
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